Os díodos emissores únicosservem como elementos de bombeamento independentes e individuais para uma fonte de laser. Os lasers de fibra IPG utilizam uma arquitetura de bombeamento distribuída de emissor único que não apresenta as desvantagens do bombeamento por barra. Ao contrário das barras, a falha de qualquer número de díodos emissores únicos não afeta o desempenho e a confiabilidade dos díodos restantes. Este design modular e escalável permite à IPG construir lasers que requerem praticamente zero manutenção e têm qualquer número de bombas de díodos redundantes para garantir um desempenho contínuo e fiável do laser ao longo das vidas úteis mais longas da indústria. A adição de mais díodos também aumenta consideravelmente a eficiência energética, exigindo menos de cada díodo individual. A fiabilidade e eficiência excepcionalmente elevadas da tecnologia de bomba de díodo emissor único da IPG são comprovadas nos nossos laboratórios e substanciadas pela famosa fiabilidade de campo dos lasers da IPG.
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Díodos de emissor único
O que é um díodo laser?
Os díodos laser são dispositivos semicondutores que utilizam eletricidade para emitir luz laser. Os díodos laser são extremamente eficientes em termos energéticos e fiáveis, mas só são capazes de emitir até algumas centenas de watts de potência de saída. Como resultado, a maioria dos semicondutores industriais, díodos e lasers de fibra dependem de múltiplos díodos para «bombear» a luz laser através de um acoplador de bomba antes de utilizarem óptica para emitir um feixe controlado como saída final.
A arquitetura de como esses díodos laser são acoplados e bombeados tem um efeito dramático na confiabilidade e eficiência do laser final. Uma plataforma tecnológica de díodos exclusiva permite que os lasers de fibra IPG alcancem potências de saída mais altas e qualidade de feixe superior em comparação com lasers de fibra alternativos.
O que são díodos emissores únicos?
Existem vários métodos de combinação da potência do díodo laser empregados pelos fabricantes de lasers industriais. Um método comum é combinar vários emissores ao longo de um chip de grande área conhecido como barra, pilha de barras ou matriz de díodos laser monolíticos, com o número de emissores de díodos numa única barra variando de aproximadamente 10 a 100. Embora os detalhes precisos variem de acordo com a abordagem, a arquitetura da barra força cada díodo a partilhar uma fonte de corrente elétrica comum e um sistema de gestão térmica. A interferência térmica e elétrica limita muito a vida útil das barras e impõe restrições severas ao seu desempenho — a vida útil de uma barra ou pilha de barras é geralmente limitada pelo seu emissor mais fraco ou por um sistema de arrefecimento a água por microcanais não confiável.
Os díodos IPG oferecem desempenho superior
Potência de saída do emissor individual
Eficiência do acoplamento
MTBF de onda contínua
MTBF de onda quase contínua
Eficiência energética (em fibra)
Diodos de barra
Potência de saída do emissor individual: 1 a 2 W
Eficiência de acoplamento50 a 75%
Onda contínua MTBF5.000 a 10.000 horas
Onda quase contínua MTBFde 2.000 a 5.000 horas
Eficiência energética (em fibra)25 a 35%
Bomba de emissor único IPG
Potência de saída do emissor individual: 6 a 10+ W
Eficiência de acoplamento: 90 a 95%
Onda contínua MTBF>200.000 horas
Onda quase contínua MTBF>200.000 horas
Eficiência energética (em fibra)50 a 60%
Os díodos IPG alimentam os lasers mais eficientes do mundo
A dedicação a arquiteturas inovadoras de díodos e rigorosos requisitos de qualidade permite a criação dos lasers mais eficientes em termos energéticos do mercado atual. Saiba mais sobre a tecnologia por trás dos lasers de fibra de alta eficiência da IPG.
Saiba maisFabricação de díodos IPG
A IPG é um dos maiores fabricantes de díodos do mundo — muitos megawatts de potência nominal de díodos saem das instalações da IPG anualmente. Os díodos da IPG são fabricados utilizando tecnologia e processos comprovados em telecomunicações, e cada wafer é qualificado de acordo com padrões rigorosos. A insistência em utilizar apenas diodos da mais alta qualidade é uma parte essencial para garantir que os lasers de fibra da IPG ofereçam a maior durabilidade e a mais alta eficiência energética do mercado. A fabricação de diodos de emissor único envolve uma série de etapas complexas para criar o dispositivo semicondutor final.
(1) crescimento de wafer (2) fotolitografia e gravação (3) metalização (4) separação de matrizes (5) ligação e embalagem (6) teste e caracterização (7) integração e montagem final
1. Crescimento da pastilha: Utilizando epitaxia por feixe molecular (MBE), as pastilhas são carregadas na câmara de processo, onde várias camadas ou deposições são depositadas sobre a pastilha. Um processo iterativo é utilizado para depositar materiais do tipo p e do tipo n para criar a junção p-n. Quando acionada por uma corrente elétrica, uma condição de laser pode ocorrer nesta junção.
2. Fotolitografia e gravação: A fotolitografia é um processo utilizado para definir padrões na pastilha, a fim de definir diferentes regiões da aposta. Um fotorresistente é aplicado e, em seguida, exposto através de uma máscara para criar padrões precisos. Um processo de gravação é então utilizado para remover os materiais semicondutores indesejados com base nos padrões definidos. As etapas de MBE e fotolitografia são um processo iterativo que pode ser utilizado para construir várias camadas e definir o die individual no substrato da pastilha.
3. Metalização: São adicionados contactos metálicos ao wafer para permitir a ligação elétrica às regiões do tipo p e do tipo n, que incluirão laser quando for aplicada tensão.
4. Separação dos chips: Este processo envolve cortar o wafer em chips individuais antes da embalagem.
5. Ligação e embalagem: Os chips individuais são então embalados num módulo de bomba de díodo que pode incluir uma pluralidade de chips juntamente com elementos óticos associados para direcionar a saída para uma fibra. A embalagem é selada para proteger o conjunto do díodo de fatores ambientais, como poeira e outros contaminantes.
6. Testes e caracterização: São realizados rigorosos testes e burn-in para garantir que o módulo cumpra com as rigorosas características de qualidade e desempenho.
7. Integração e montagem final: Esses díodos de bombeamento são então montados com componentes adicionais, como uma fibra ativa e componentes eletrónicos de controlo, para criar uma fonte de laser completa. A potência é facilmente dimensionada usando técnicas de combinação de fibras para permitir que vários díodos de bombeamento operem juntos dentro da fonte de laser. Ao criar grupos segregados de díodos de bombeamento e designs avançados de fibra, tecnologias avançadas como o feixe de modo ajustável tornam-se possíveis.
